基于谐波状态空间的三相电压源型变换器的建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于谐波状态空间的三相电压源型变换器建模方法，其步骤包括：1根据三相电压源型变换器的拓扑结构，建立三相电压源型变换器时域模型；2对时域方程中各状态变量及输入变量进行傅里叶变换；3根据三相电压源型变换器时域模型建立其谐波状态空间模型；4建立谐波状态空间单相简化模型。本发明专利技术能够简化谐波状态空间建模过程，减小谐波状态空间模型尺寸，在不影响建模精度的前提下准确获得三相电压源型变换器各变量的谐波信息及谐波相互作用机理，从而为解决谐波交互问题提供理论基础。

【技术实现步骤摘要】
基于谐波状态空间的三相电压源型变换器的建模方法
本专利技术涉及电力电子装置建模领域，特别是一种基于谐波状态空间的三相电压源型变换器建模方法。
技术介绍
在分布式能源发电、微电网等可再生能源及储能、电动汽车等新兴负荷并网的趋势下，基于电力电子变换器特别是电压源型变换器的技术得到了广泛应用。电压源型变换器作为一种非线性器件，接入电网时可能会产生谐振，运行时会对电网注入大量谐波，导致电能质量恶化。同时，随着变换器数量的不断提升，谐波交互问题愈加复杂，对系统的稳定运行提出了新的挑战。为了解决这些问题，必须建立详细的稳态和瞬态分析的数学模型对系统谐波情况进行分析。国内外学者对于变换器的建模已有不少研究，建模方法可分为数值仿真法和解析建模法两类。数值仿真法采用不同算法对变换器进行数值计算，从而得到变换器某些特性的数值解，其物理意义不明确；解析建模法采用解析表达式描述变换器的特性，具有明确的物理意义，因此现有文献大多采用解析建模法，其中状态空间平均法是最常采用的方法。谐波状态空间作为解析建模法中的一种新的建模方法，能够将系统变量的各次谐波包含在内进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于谐波状态空间的三相电压源型变换器的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一、根据三相电压源型变换器的拓扑结构，利用式(1)建立所述三相电压源型变换器的时域模型：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于谐波状态空间的三相电压源型变换器的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、根据三相电压源型变换器的拓扑结构，利用式(1)建立所述三相电压源型变换器的时域模型：



式(1)中：RL为三相电压源型变换器的直流侧负载电阻；Cdc为三相电压源型变换器的直流侧稳压电容；Lg为三相电压源型变换器的交流侧滤波电感；Rg为三相电压源型变换器的交流侧线路等效电阻；ig为三相电压源型变换器的交流侧输出电流所构成的矩阵，且ig＝[igaigbigc]T，其中，iga、igb、igc为三相电压源型变换器的交流侧a、b、c三相输出电流；vdc为三相电压源型变换器的直流侧电容电压；vsa、vsb、vsc为a、b、c三相电网电压；s为三相开关函数所构成的矩阵，且s＝[sasbsc]T，其中，sa、sb、sc表示控制a、b、c三相开关通断的开关函数；ga、gb、gc为a、b、c三相交直流转换函数，且w相交直流转换函数w＝a，b，c；sw为w相开关函数，并有：



式(2)中：c(t)为三角载波函数，mw(t)为w相调制波函数，并有：
mw(t)＝masin(ωt+θ)；w＝a，b，c(3)
式(3)中：ma为调制指数，θ为调制波相位角，ω为w相调制波函数mw(t)的角频率，t为时间变量；
步骤二、对时域方程中各状态变量及输入变量进行傅里叶变换：
步骤2.1、将式(1)所包含的状态变量及输入变量iga、igb、igc、vsa、vsb、vsc、vdc中的任意一个变量记为x(t)，从而利用式(4)得到任意一个变量x(t)的傅里叶变换表示：



式(4)中：ω0为任意一个变量x(t)的基波角频率，且ω0＝2π/T0，T0为任意一个变量x(t)的基波周期，Xk为任意一个变量x(t)的第k次傅里叶系数，且j为虚部单位；
步骤2.2、利用式(5)得到式(4)的傅里叶变换矩阵表示：
x(t)＝E(t)X(5)
式(5)中：E(t)为与傅里叶级数相关的正交基矩阵，且X为任意一个变量x(t)的傅里叶系数所构成的矩阵，且X＝[X-h…X-1X0X1…Xh]T，其中，h为自定义的有限数，Xh为任意一个变量x(t)的第h次傅里叶系数；
步骤2.3、利用式(6)得到三相电压源型变换器的w相开关在第i+1次迭代后的第n次开关动作的时刻



式(6)中：当i＝0时，令a(n)为三角载波函数c(t)在第n次等于零的时刻，km为三角载波函数c(t)的斜率与调制指数ma的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国荣，徐晨林，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34